端壁凹坑深度对跨声速涡轮叶栅损失特性影响的数值研究

采用仿生学球形凹坑表面结构被动控制方法,探究5种深度的凹坑方案,其深度分别为0.10 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm和0.30 mm,深径比均为0.25,三排凹坑被布置在18%~30%弦长处,其中距叶片吸、压力面均为2 mm,轴向间距为4 mm。研究对象为由1+1/2高压级跨声速对转涡轮构成的平面叶栅,通过商用CFD模拟计算得出损失系数、静压分布等气动指标,分析在端壁位置布置不同深度凹坑对涡轮叶栅流动性能的影响。数值结果显示:0.2 mm深度的端壁凹坑对流道内涡系发展具有最优的流动控制效果,抑制了横向二次流沿展向爬升,削弱了端区附近激波强度,使叶栅总压损失系数降低2.71%。